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Le mLe méétabolisme tabolisme anaanaéérobie lactiquerobie lactique

Par LoPar Loïïc c ArbezArbez

PLANPLAN

•• GGéénnééralitralitééss

•• MMéétabolisme anatabolisme anaéérobie lactique et robie lactique et performance sportiveperformance sportive

•• Les facteurs limitants de lLes facteurs limitants de l’’anaanaéérobie lactiquerobie lactique

•• ÉÉvaluation de lvaluation de l’’anaanaéérobie lactiquerobie lactique-- Mesure directe : laboratoireMesure directe : laboratoire

-- Mesure indirecte : terrainMesure indirecte : terrain

GGéénnééralitralitééss

•• LL’’aptitude daptitude d’’un individu un individu àà fournir un fournir un effort effort intense pendant une durintense pendant une duréée de 30 e de 30 secondes secondes àà 1 minute1 minute ddéépend grandement pend grandement de son mde son méétabolisme anatabolisme anaéérobie lactique.robie lactique.

1. Définition du métabolisme A.L.

‘’‘’Aptitude de lAptitude de l’’organisme organisme àà produire de produire de ll’é’énergie par la voie ananergie par la voie anaéérobie lactique, robie lactique, ccààdd par par la GLYCOLYSEla GLYCOLYSE’’’’..

GGéénnééralitralitééss2. Le métabolisme A.L. à l’exercice

Anaérobie alactique

Anaérobie lactique

Aérobie

!!! ATTENTION !!!Tous les métabolismes interviennent dès le début de l’exercice.

Seule leur part dans la contribution totale change.

GGéénnééralitralitééss

Augmentat°a. lactique

Baisse puissance

Baisse de la part anaérobie

GGéénnééralitralitééss

AnaérobieLactique

AérobieAérobie

AnaérobieLactique

GGéénnééralitralitééss

● Tout comme pour le métabolisme aérobie, on distingue :

- Une PUISSANCE ANAEROBIE LACTIQUE : débit de production d’énergie par la voie anaérobie lactique. Il existe un débit maximum => puissance maximale A. lactique (~ 25 s).

- Une CAPACITE ANAEROBIE LACTIQUE (ouendurance lactique) : durée pendant laquelle un exercice peut être maintenu à un certain % de la puissance maximale anaérobie lactique.

3. Bioénergétique : la glycolyseGGéénnééralitralitééss

9 réactions enzymatiques

se déroule dans le cytosol

ne nécessite pas d ’oxygène

Bilan de la glycolyse : 2 NADH+H+ / 2 ATP / 2 pyruvates

Succession de transformations enzymatiques constituant la première étape qui à partir du glucose cellulaire permet de produire des molécules énergétiques (ATP).

●● Le devenir du PYRUVATE va dLe devenir du PYRUVATE va déépendre des conditions pendre des conditions suivantes :suivantes :

GGéénnééralitralitééss

Présence ou non d’O2

Situation énergétique de la cellule

Equipement enzymatique

●● Trois solutions sTrois solutions s’’offrent au PYRUVATE :offrent au PYRUVATE :

Oxyder dans les mitochondries => cycle de Krebs et phosphorylations oxydatives.

Transformation en LACTATE

Transformation en éthanol

Pyruvate

En fonction de l’environnement

de la cellule

LDH : Lactate déshydrogénase

O2

OXYDATION( cycle de Krebs & phosphorylations

oxydatives)

2 NAD+

2 NADH + H+

Lactate

LDH

!!!IMPORTANT!!!Le lactate

retarde l’acidose en captant H+

Vitesse d’action LDH > PDH

=> l’acidose

GGéénnééralitralitééss

PDH

PDH : Pyruvatedéshydrogénase

AnaAnaéérobie lactique et robie lactique et performance sportiveperformance sportive

• Très GRANDE IMPORTANCE du métabolisme A. lactique pour les épreuves de 15 à 45 secondes.

• A mesure que la durée de l’épreuve augmente, la part du métabolisme aérobie augmente.

Les facteurs limitants du Les facteurs limitants du mméétabolisme anatabolisme anaéérobie lactiquerobie lactique

● Les facteurs limitants du métabolisme anaérobie lactique sont l’ensemble des éléments qui interviennent dans la fourniture NRJtique :

1. Agents qui permettent la réaction : les enzymes

2. ‘’Les déchets’’

Les facteurs limitantsLes facteurs limitants

1. Les enzymes

La phosphofructokinase (PFK)

Notamment…

Les phosphorylases

La lactate déshydrogénase

(LDH)

2. Les ‘’déchets’’

Accumulation H+ = acidose Lactates

Substrats énergétiques :transformation en glucose dans le foie (cycle de Cori)

Altération :- du fonctionnement enzymatique- des échanges d’ions- du déplacement du potentiel de membrane

Incapacité à poursuivre l’effort à la même intensité = FATIGUE

Les facteurs limitantsLes facteurs limitants

● On a longtemps pensé que le pouvoir tampon du muscle = facteur limitant de la capacité anaérobie en raison de deux arguments expérimentaux :

- répétition d’un exo supramax (épuisement en une minute) était associée avec un pH effondré à une valeur de 6,4.

- sur une préparation de myofibrilles débarrassée de leur sarcoplasme dans un bain de composition contrôlée, Donaldson et Hermansen (1978) ont montré qu’il est nécessaire d’augmenter la concentration en calcium pour maintenir le niveau de contraction. L’activité ATPasique de la myosine est perturbée par le pH. Il semble que les fibres rapides soient moins sensibles au phénomène.

Les facteurs limitantsLes facteurs limitants

Les facteurs limitantsLes facteurs limitants● Le mécanisme qui intervient = perturbation de la sortie du

calcium des citernes terminales du système T qd le pH est faible. De plus, la chute du pH est connue pour influencer négativement l’activité enzymatique de la PFK. Il est donc cohérent que la capacité anaérobie est dépendante de l’aptitude des muscles àaccepter du lactate et des ions H+ sans trop baisser le pH. Plusieurs arguments plaident en faveur d’une limitation par le pouvoir tampon du muscle :

- Le pouvoir tampon du muscle est 50 % + élevé chez des sprinter et des rameurs que chez des marathoniens ou des sédentaires.

- Après 8 semaines d’entraînement (exo supramax de 30 s = épuisement), le pouvoir tampon était augmenté de 20%.

Cependant, ds un groupe homogène, pas de corrélation entre les ≠ de pouvoir tampon du muscle et performance de type anaérobie. Le facteur limitant pour un groupe homogène est donc à rechercher ailleurs.

Les facteurs limitantsLes facteurs limitants

Autre hypothèse : aptitude à la diffusion du lactate et les ions H+ hors du muscle.

En faveur de cet argument, plusieurs expérimentations peuvent être rapportées :

- après un entraînement au sprint, la capacité anaérobie était augmentée, le pouvoir tampon du muscle était inchangé mais la relation lactate musculaire en fonction du pH était augmentée indiquant une augmentation de l’aptitude à faire sortir les ions H+ du muscle.

- influence +++ des alcalinisants (substance qui augmente le pH et limite/retarde l’acidose d’exercice) sur la performance anaérobie. Ces molécules (bicarbonate par ex) semblent être trop volumineuses pour pouvoir franchir la membrane de la cellule musculaire. Leur rôle ne peut donc s’envisager que par une action sur la diffusion du lactate et des ions H+ par suite d’une augmentation du gradient de pH entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule musculaire.

Evaluation du mEvaluation du méétabolisme tabolisme anaanaéérobie lactiquerobie lactique

• Pourquoi évaluer l’anaérobie lactique ?

Prédire performances potentielles

Evaluer efficacité de l’entraînement

1. Procédures de détermination de l’A.L

Choisir l’ergomètre spécifique à la discipline pratiquée :- Tapis roulant pr un coureur à pied- Bicyclette pr un cycliste…

En effet, il faut que les muscles sollicités soient ceux mis en jeu habituellement.

EvaluationEvaluation

A. Le choix de l’ergomètre

=> Direct car mesure directe des déterminants-produits.

=> Indirect car extrapolation à partir des résultats aux tests physiques.

B.1 Mesure directe

=> Direct car mesure directe des déterminants et produits de l’A.L => biopsie musculaire, RMN, prise de sang.

EvaluationEvaluation

==> typologie musculaire = fibres I, II==> enzymes glycolytiques (PFK, LDH)==> lactates => [La]max haut = grde sollicitat°

anaérobie lactique

B. Protocole direct ou indirect

EvaluationEvaluation

● Un prélèvement par micro méthode est effectué au bout du doigt/l’oreille. Le principe de cette méthode => relation de proportionnalité entre [la] sanguin et travail effectué.

Méthode grossière => variabilité interindividuelle dans : - les aptitudes au transport du lactate du muscle vers

le compartiment sanguin. - le volume de distribution du lactate (notamment le

compartiment sanguin). - et les aptitudes à métaboliser le lactate.

Cependant, elle est suffisamment fine pour repérer les différences d’aptitude :

- au cours d’une saison de compétition pour un même athlète.

- entre des athlète de niveau homogène.

□ Modèle de Freund

Appréciation du transport du lactate du lieu où il est produit vers le compartiment sanguin. Cette méthode repose sur la mesure de la cinétique de la lactatémie dans le décours d’un exercice :

Pendant la récupération, la cinétique de la lactatémieprésente dans la plupart des cas deux phases caractéristiques :

- une phase pendant laquelle la lactatémieaugmente. Les processus de diffusion/transport prédominent pendant cette phase.

- une phase pendant laquelle la lactatémie diminue Les processus de disparition du lactate prédominent pendant cette 2ème phase.

EvaluationEvaluation

EvaluationEvaluation

● Il est alors possible d’apprécier les deux aptitudes qui déterminent en grande partie la capacité anaérobie et l’aptitude au travail supramaximal : l’aptitude à la diffusion/transport et celle à métaboliser le lactate. Pour cela deux fonctions monoexponentielles sont utilisées pour décrire la cinétique de la lactatémie. L’une positive qui décrit la diffusion et l’autre négative qui décrit la métabolisation.

● Cette méthode qui nécessite uniquement le recueil de plus de 30 micro échantillons de sang capillaire au bout du doigt/l’oreille est d’une grande utilité pour suivre les effets de l’entraînement. Cette méthode est le reflet de ce qui se passe pendant l’exercice.

B2. Mesure indirecte

=> Indirect car la valeur du métabolisme A.L. est extrapolée à partir des résultats aux tests physiques et/ou àpartir du déficit maximal d’O2.

EvaluationEvaluation

=> But: déterminer l’A.L. à partir de tests physiques oùl’intensité est supra-maximale, brève, explosive :

● Déficit maximal cumulé en oxygène (DMOA)

● Test de détente

● Test de Wingate

EvaluationEvaluation

a. Le test de détente

Multisauts :

● A partir de la position haute, le sujet effectue pendant 30’’ (ou 60’’) un maximum de ‘’poussées’’maximales vers le haut et le plus haut possible en redescendant en position fléchie à 90°.

● Procédure :

Rebond Jump(RJ)

• Puissance maximale anaérobie lactique (watts).

• Puissances moyennes sur les différents segments de 5 s (W / temps).

● Capacité anaérobie sur 30 s (ou 60 s) : somme totale de travail réalisé pour chaque segment de 5 s exprimée en Kj. On peut ainsi calculer la différence de puissance entre le premier et le dernier segment de 5 s => Capacitéanaérobie lactique.

EvaluationEvaluation

- Paramètres déterminés :

EvaluationEvaluation

Capacitéanaérobie lactique

EvaluationEvaluation

b. Le test de Wingate Ayalon (1974), Bar-Or (1987)

● Procédure :

- Sur bicyclette ergométrique ou sur vélo normal s’il est équipé d’un système de mesure de la puissance (Powertap, SRM) .

- Le sujet effectue assis, un sprint à intensitémaximale pendant ~ 30 secondes.

- Une force de friction (85 g/kg poids corporel) est appliquée sur la roue.

• Puissance maximale anaérobie lactique (watts).

• Puissances moyennes sur les différents segments de 5 s (W * / temps).

● Capacité anaérobie sur 30 s : somme totale de travail réalisé pour chaque segment de 5 s exprimée en Kj. On peut ainsi calculer la différence de puissance entre le premier et le dernier segment de 5 s => Capacité anaérobie lactique.

* W = rpm X resistance (kg) X 6 m (6 m = distance parcourue volant par tour de pédale)

EvaluationEvaluation

- Paramètres déterminés :

EvaluationEvaluation

Puissance maximale Capacitéanaérobie lactique

c. Déficit maximal cumulé en oxygène (DMOA)

‘’‘’DiffDifféérence entre la consommation rrence entre la consommation rééelle delle d’’OO22 et la et la consommation thconsommation thééoriqueorique’’’’..

Normalement proportionnalité entre VO2 et intensité de

l’exercice

EvaluationEvaluation

Toutefois, au début de l’exercice…

…la proportionnalitén’existe pas

Déficit en oxygène

Energie apportée par :

- Réserves ATP-CP

- Glycolyse, d’où…

Il faut ~ 2-3 minutes pour atteindre un état stable de VO2.

Présence de 2 phases :

-Phase I : cardio-dynamique-Phase II : primaire rapide

Pourquoi un déficit en oxygène

au début de l’exercice ???

Latence du système cardiovasculaire pour

apporter l’O2 aux muscles ???

Latence du système musculaire pour utiliser

l’O2 ???

À gauche: évolution de la relation VO2 - vitesseÀ droite: Représentation schématique de l’accumulation du déficit lors d’un exercice de course à vitesse supramaximale

EvaluationEvaluation

● Deux épreuves distinctes sont nécessaires pour quantifier le déficit maximal cumulé en O2 :

- 1ère : Epreuve progressive VO2/v avec extrapolation de cette relation pour estimer la demande en O2 pour des intensités supramaximales. Trois hypothèses doivent être formulées :

- La relation demande en O2 - vitesse est linéaire. - La relation demande en O2 - vitesse est indépendante

du temps. On néglige dc la dérive O2 (composante lente). - La mise en jeu du métabolisme anaérobie dans la

couverture énergétique est négligeable avant l’atteinte de PMA.

● +sieurs évidences expérimentales montrent que les 2 premières hypo ne st que grossièrement vraies. Bangsbo et al.,1990 ont montré que lorsque la fourniture d’énergie par la glycolyse était prise en considération, la dépense énergétique par unité de temps n’augmentait pas linéairement avec la puissance de l’exercice mais de façon curviligne.

- 2ème : Epreuve à une vitesse constante correspondant à110-120 % de VMA conduite jusqu’à l’épuisement avec mesure de la cinétique de VO2.

Le principe de la détermination du déficit consiste àretrancher la quantité d’O2 consommée à la demande totale en O2 afin de faire apparaître la quantité d’énergie totale qui a été dérivée du métabolisme anaérobie.Chez l’individu jeune et actif, le DMAO est compris entre 50 et 90 ml d’O2/kg.

FIN